實驗(4):探究求合力的方法一、實驗原理圖二、基本實驗要求1.實驗目的(1)探究合力與兩個分力之間的關系。(2)能用作圖法驗證互成角度的兩個力合成時遵守平行四邊形定則。2.實驗原理分別用一個彈簧測力計和兩個彈簧測力計將橡皮條結(jié)點拉伸到同一點O,記下力F的方向和大小、互成角度的兩個力F1和F2的方向和大小,作出力F、F1、F2的圖示,然后尋找F與F1、F2的關系。3.實驗器材木板、白紙、圖釘若干、兩根細繩、橡皮條、彈簧測力計2個、刻度尺等。4.實驗步驟(1)把木板平放在桌面上,用圖釘把一張白紙釘在木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上的A點,橡皮條的另一端B拴上兩根細繩。(3)用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達某一位置O,如實驗原理圖所示。用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩個細繩套的方向,并記錄彈簧測力計的讀數(shù)。(4)只用一個彈簧測力計,通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位置O,記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩的方向。(5)選定一個合適的標度,用力的圖示法作出F1、F2和F的圖示。(6)用虛線把F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接,分析F1、F2和F之間可能存在的關系。(7)改變兩力F1、F2的大小和方向,重復實驗,看看是否與第一次得出的結(jié)果一致。5.注意事項(1)正確使用彈簧測力計:本實驗需要選用兩個規(guī)格相同的彈簧測力計,使用彈簧測力計前,應先調(diào)零;在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下,應使拉力盡量大一些,以減小誤差;彈簧測力計軸線方向與被測力的方向應一致;拉彈簧測力計時,應使彈簧測力計與木板平行;彈簧測力計讀數(shù)時應正對刻度。(2)在同一次實驗中,使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同。(3)實驗中,兩個彈簧測力計拉力方向之間夾角不宜太小,也不宜太大。(4)細繩套應適當長一些,便于確定力的方向,不要直接沿細繩套的方向畫直線,應在細繩套末端用鉛筆畫一個點,去掉細繩套后,再將所標點與O點連接,即可確定力的方向。(5)在同一次實驗中,畫力的圖示選定的標度要相同,并且要恰當選定標度,使力的圖示稍大一些?？键c1考點2考點1實驗原理和操作典例典例1(1)在“探究求合力的方法”實驗中,采用的科學方法是()A.理想實驗法B.控制變量法C.等效替代法D.建立物理模型法(2)下列做法不必要的是()A.兩個分力的夾角要盡量大一些B.拉橡皮條的拉力要適當大一些C.拉橡皮條時,橡皮條、細繩和彈簧測力計應貼近并平行于木板D.作力的圖示時,標度的選擇要適當,使所作的圖在不超出白紙的前提下盡量大一些 答案解析解析關閉 (1)本實驗每次將橡皮條拉到同樣的位置,保證對橡皮條的拉力大小和方向相同,即兩次的力的作用效果相同,這種方法叫等效替代法,故選C。(2)在實驗中兩個分力的夾角大小適當,在作圖時有利于減小誤差,并非越大越好,選項A不必要;適當增加橡皮條的拉力,可以減小偶然誤差對其影響,選項B必要;拉橡皮條時,橡皮條、細繩和彈簧測力計應貼近并平行于木板,可以使所有力都在平行于木板的平面內(nèi),減小作力的圖示時的誤差,選項C必要;在作圖時,選擇合適的標度,使作的圖盡量大些,這樣有利于減小實驗中偶然誤差的影響,選項D必要。 答案解析關閉A考點1考點2考點2實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析(1)數(shù)據(jù)處理作圖法在探究求合力的方法實驗中,由作圖法得到的合力F與實際測量得到的合力F不可能完全重合,只要在誤差范圍內(nèi)可以認為合力F與合力F重合,即可驗證平行四邊形定則,如圖所示。(2)誤差分析用兩個彈簧測力計拉橡皮條時,橡皮條、細繩和彈簧測力計不在同一個平面內(nèi),這樣得到的兩個彈簧測力計的水平分力的實際合力比由作圖法得到的合力要小。結(jié)點O的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準,造成作圖的誤差。作圖比例不恰當造成作圖誤差?？键c1考點2典例典例2某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,OB與OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。(1)如果沒有操作失誤,圖乙中的F與F兩力中,方向一定沿AO方向的是。(2)本實驗采用的科學方法是()A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法考點1考點2(3)實驗中可減小誤差的措施不包括()A.兩個分力F1、F2的大小要適量大些B.兩個分力F1、F2間夾角要盡量大些C.拉橡皮筋時,彈簧測力計、橡皮筋、細繩應貼近木板且與木板平面平行D.拉橡皮條的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠些 答案解析解析關閉(1)從圖中可以看出F是F1和F2的合力,是一個理想的值,F是用彈簧秤測出的合力,是實際值,所以圖乙中方向一定沿AO方向的是F。(2)實驗中要求兩次拉橡皮筋的效果相同,所以實驗采用了等效替代的方法,故B項正確。綜上所述,本題正確答案為B。(3)A項,兩個分力F1、F2的大小適量的增大,會使得合力增大,在作平行四邊形時誤差會減小;B項,兩個分力F1、F2間夾角盡量大,會使得合力減小,在作平行四邊形時誤差會變大;C項,拉橡皮筋時,彈簧測力計、橡皮筋、細繩應貼近木板且與木板平面平行,可以使各個測量的力在同一平面內(nèi),避免在紙面平面外產(chǎn)生分力,減小誤差;D項,拉橡皮條的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠些,會增加繪制平行四邊形的準確性,會減小誤差。綜上所述,本題正確答案為B。 答案解析關閉(1)F(2)B(3)B